Yeni grafen tabanlı esnek terahertz dedektörü çıkıyor!
Kılavuz
Son zamanlarda, İsveç'teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, mekanik esnekliğe sahip ilk grafen tabanlı terahertz dedektörünü geliştirdiler. Bu araştırma, gelecekte Nesnelerin İnterneti, Araçların İnterneti, tıbbi bakım, iletişim ve diğer alanlarda kullanılacak esnek terahertz elektronik cihazlarının geliştirilmesinin yolunu açtı.
Anahtar kelime
Grafen, terahertz, esneklik, sensörler, IoT
arka fon
Terahertz radyasyonu, mikrodalgalar ve kızılötesi ışınlar arasındaki frekans aralığı 100GHz ila 10THz olan elektromanyetik dalgaları ifade eder.
(Resim kaynağı: Wikipedia)
Daha yüksek bant genişliğine sahip kablosuz iletişim sistemlerine ve güvenlik uygulamalarına olan talep, endüstriyi ve bilim topluluğunu terahertz frekanslarıyla ilgili sistemler ve bileşenler üzerindeki araştırmaları sürekli olarak güçlendirmeye yöneltti.
Kablosuz iletişim sistemleri açısından, yüksek çözünürlüklü televizyonun, büyük verinin, Nesnelerin İnterneti'nin ve sosyal medyanın sürekli gelişimi, kablosuz iletişim ağlarının veri hızında sürekli artışlar gerektirmektedir. Bununla birlikte, terahertz teknolojisi, 100 Gbit / s'ye kadar çıkabilen ağ veri hızlarının büyümesini teşvik etmenin etkili bir yoludur. Mevcut kablosuz veri iletişim sistemlerinin tümü, ortalama 100 Mbit / s hızında 1 GHz civarında mikrodalga frekansları kullanır. Örneğin, GPS sisteminin çalışma frekansı 1.3 GHz, WiFi 2.4 GHz ve 5 GHz ve mikrodalga 2,45 GHz'dir. Serbest frekansları bulmak için, gelişmemiş terahertz alanı büyük ilgi uyandırdı.
Güvenlik uygulamaları açısından bakıldığında, X ışınları ve ses dalgaları gibi terahertz radyasyonu, görüntüleme için nesnelerin yüzeyine nüfuz edebilir. Ek olarak, terahertz frekansı çok yüksektir, bu da yüksek bir uzaysal çözünürlükle sonuçlanır; ve darbesi çok kısadır (pikosaniye sırasına göre), bu yüzden aynı zamanda yüksek bir zaman çözünürlüğüne sahiptir. Farklı kimyasal maddeler, farklı frekanslardaki terahertz radyasyonunu değişen derecelerde soğurduğundan ve benzersiz frekans özellikleri sergilediğinden, terahertz radyasyonu güvenlik denetimlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca terahertz, mürekkebi beyaz kağıttan ayırt edebilir, ancak X-ışını yapamaz.
Terahertz teknolojisi geniş bir kullanım alanına sahiptir ve radyo astronomisi, tıp, iletişim, radar, elektronik karşı önlemler, elektromanyetik silahlar, tahribatsız muayene ve askeri gibi birçok alanda uygulanabilir.
Yazar, terahertz teknolojisi alanında aşağıdakiler gibi bazı yenilikçi vakalar tanıttı:
-
Los Angeles California Üniversitesi'ndeki elektrik mühendisleri tarafından yönetilen bir araştırma ekibi, terahertz ve kızılötesi bantlar gibi yüksek frekanslı elektromanyetik dalgaları kontrol edebilen yapay bir kompozit malzeme (meta malzeme) geliştirdi.
(Resim kaynağı: California Üniversitesi, Los Angeles)
-
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, kapalı bir kitabın sayfalarının içeriğini görüntülemek için terahertz teknolojisini kullandılar. Kitabı çevirmeden kitabın içeriğini okumanızı sağlar.
(Resim kaynağı: Barmak Heshmat)
-
Hollanda'daki Nejmegen Üniversitesi FELIX Enstitüsü'nden araştırmacılar, mevcut fiber optik ağlar üzerinden terahertz frekans sinyal dalgalarını etkili bir şekilde iletebilen bir teknoloji gösterdiler.
(Resim kaynağı: Nejmegen Üniversitesi, Hollanda)
-
Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nden (MIPT) bilim adamları ve Almanya ve Hollanda'dan meslektaşları bilgisayar performansını önemli ölçüde iyileştirmenin bir yolunu keşfettiler. Makalede, manyetik indüksiyon anahtarlarından binlerce kat daha hızlı olan bilgisayar depolama birimlerini sıfırlamak için bir yöntem olarak "T dalgası" veya "terahertz ışınları" adı verilen bir yöntemin kullanımını anlattılar.
(Resim kaynağı: Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü)
-
Avrupa Grafen Amiral Gemisi Projesi'ndeki araştırmacılar, grafen kullanarak bir terahertz doyurulabilir emici oluşturmak için sıvı fazlı bir eksfoliasyon yöntemi, transfer kaplama biriktirme ve mürekkep püskürtmeli baskı teknolojisi kullandılar.
(Resim kaynağı: Grafen Amiral Gemisi Projesi)
Yenilikçilik
Terahertz teknolojisinin hafif ve ucuz uygulaması için her zaman bir zorluk olmuştur. Bununla birlikte, polimer teknolojisi, esnek elektronik cihazların gelişimini destekler ve esnek alt tabakalar üzerinde yüksek frekanslı birimler üretmeyi mümkün kılar.
Son zamanlarda, İsveç'teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi'nden araştırmacılar Xinxin Yang, Andrei Vorobiev, Andrey Generalov, Michael A. Andersson ve Jan Stake, mekanik esnekliğe sahip ilk grafen tabanlı terahertz dedektörünü geliştirdi. Hertz elektroniği, kablosuz sensör ağları ve giyilebilir teknolojiler için terahertz teknolojisinin kullanımının yolunu açtı ve genişlemeye yardımcı oldu. Araştırma sonuçları, Applied Physics Letters adlı bilimsel dergide yayınlandı.
teknoloji
Dedektörün benzersiz özellikleri vardır. Oda sıcaklığında, algılayabildiği frekans aralığı 330 GHz ila 500 GHz arasındadır. Yarı saydam ve esnektir ve bir dizi uygulama getirecektir.
(Resim kaynağı: Grafen Amiral Gemisi Projesi)
(Resim kaynağı: Grafen Amiral Gemisi Projesi)
değer
Bu teknoloji, terahertz (terahertz kameralar) alanında görüntüleme için kullanılabilir, farklı maddeleri (sensörler) ayırt etmek için de kullanılabilir ve ayrıca sağlık hizmetlerine fayda sağlayabilir ve kanseri tespit etmek için terahertz dalgaları kullanabilir. Diğer alanlar, araçlarda kullanılan görüntü sensörlerini veya kablosuz iletişim sistemlerini içerir.
(Resim kaynağı: Grafen Amiral Gemisi Projesi)
(Resim kaynağı: Grafen Amiral Gemisi Projesi)
(Resim kaynağı: Grafen Amiral Gemisi Projesi)
(Resim kaynağı: Grafen Amiral Gemisi Projesi)
Graphene'nin kendine özgü elektronik özellikleri, doğal esnekliği ile birleştiğinde, onu plastiklere ve kumaşlara entegre edilebilecek çok umut verici bir malzeme ve gelecekte birbirine bağlı dünya için önemli bir yapı taşı haline getiriyor. Grafen elektronik cihazları gelecekte yeni IoT uygulamaları getirecek.
(Resim kaynağı: Grafen Amiral Gemisi Projesi)
Bu dedektör, grafenin özel uygulama olanaklarını gösterir ve grafen malzemelerin iletkenliği çok iyidir. Bu özellik grafeni hızlı elektronik cihazlar için bir yapı taşı olarak çok çekici kılar. Bu nedenle, Chalmers Teknoloji Üniversitesi'ndeki araştırmacıların çalışmaları, grafenin terahertz alanında uygulanmasında önemli bir adım ve yüksek performanslı ve ucuz esnek terahertz teknolojisinde önemli bir atılım haline geldi.
Referans
[1] Elastic-materials-2241525?utm_source=rssutm_medium=rssutm_campaign=Subscriptionutm_content=pressrelease
2 Xinxin Yang, Andrei Vorobiev, Andrey Generalov, Michael A. Andersson, Jan Stake. Esnek bir grafen terahertz dedektörü Uygulamalı Fizik Mektupları, 2017; 111 (2): 021102 DOI: 10.1063 / 1.4993434
Daha ileri teknolojiler ve yenilikçi ürünler için lütfen WeChat herkese açık hesabını takip edin: IntelligentThings veya yazarın kişisel WeChat ile iletişime geçin: JohnZh1984
